土力学-02-1.pptVIP

土中的应力 土的应力应变关系 土的变形特性 土的压缩试验 地基的沉降计算 土力学地基基础 第二章 土的压缩性与地基沉降计算 * 第二章 土的压缩性与地基沉降计算 土的压缩性: 地基沉降: 是地基基础设计时的重要验算内容。 一、土的变形特性 1.基本概念 土的压缩性大 土是由固体颗粒、水和气体组成的三相体,具有碎散性,其压缩性较连续的介质如钢材、混凝土大得多。 即土的变形性能，是土的重要工程性质。 过大的沉降及不均匀沉降影响上部结构的正常使用,甚至导致结构的损坏。 土的变形特性 压缩性的主要原因 在一般的工程荷载作用下，土中颗粒及孔隙水的变形很小，可以忽略不计。因此，土的压缩性主要是土中孔隙的减小而引起的。 饱和粘土的压缩过程 对饱和土，孔隙减小的前提是孔隙水的排出。对粘性土，由于其渗透性很差，故孔隙水的排出不能在短时间内完成，故饱和粘土的变形过程通常持续较长时间才能完成。相应地，饱和粘土地基的沉降过程可持续很长时间。 2.土的应力应变关系 （1）土体中的应力 6个独立的应力分量 正负号规定 绝大多数情况下，土都是承受压应力，故计算中规定以压为正。剪应力则以逆时针方向为正。 （2）土为碎散性材料，但由于连续体介质力学的理论较散体力学的理论更为成熟，故常将土体作为连续体计算。 二、有效应力原理 1.土中两种应力的试验 （1）由钢球施加的应力，通过砂土的骨架传递，称为有效应力。有效应力使土层发生压缩变形，使土的强度发生变化。 （2）由水施加的应力，通过孔隙水的传递，称为孔隙水压力。孔隙水压力不能使土层发生压缩变形。 2.有效应力原理 饱和土体所承受的总应力为有效应力和孔隙水压力之和，即 应用：土的变形和强度取决于其有效应力而不是 总应力。 或 A点的竖向总应力 A点的孔隙水压力 A点的有效应力 三、侧限条件下土的压缩性 侧限条件：土在压缩过程中，只能在竖向压缩，而侧向受限不能变形。 2.侧限压缩性指标 压缩系数 标准压缩系数 0.1 0.5 低压缩性 中压缩性 高压缩性 压缩指数 侧限压缩模量Es 土样侧限条件下受压时，应力增量与应变增量之比。 侧限压缩模量与压缩系数的关系 推导过程 设土样中土粒的高度为1，压缩前的孔隙比为e1，压缩后的孔隙比为e2 。则压缩前土样的高度为1+ e1，压缩后的高度为1+e2，土样的压缩量为e1-e2，相应的应变增量为(e1-e2)/(1+e1)，按照定义，压缩模量 3.土层侧限压缩变形量计算 设土样压缩前的厚度为h1，则其压缩量可按以下公式计算 或 或 4.原位测试确定土的变形模量 土样无侧限受压时应力增量与应变增量之比为土的变形模量。 （1）载荷试验 方形板: 0.88 圆形板: 0.79 （2）旁压试验 （3）变形模量和压缩模量的关系 四、地基中的应力 均质、半无限弹性体理论解 多层土时 水下时通常取浮容重 1. 土层自重应力 2. 基础底面接触压力 （1）实测资料 影响基底压力分布的因素 基础与地基的相对刚度、荷载的大小及分布、基础埋深、地基土的性质 柔性基础和刚性基础 柔性基础：本身刚度很小而无抵抗变形的能力，如土坝、路基等。其基底压力分布与其上部荷载的分布情况相同。 刚性基础：基础刚度远大于土的刚度，自身变形可忽略不计。 （2）工程简化算法 中心荷载 偏心荷载 W：抵抗矩，矩形的 3. 基础底面附加压力 4. 地基中的附加应力 基本假设 地基假设为:弹性、均质、 各项同性的半无限体。 （1）地表受竖向集中力作用 地基中附加应力扩散 随深度、水平距离的增加而衰减。 地基应力的弹性解 由法国学者布辛尼斯克1885年解出。可得出全部3个位移分量 及6个应力分量 的表达式 α可由r/z的值查表确定。 （2）矩形面积均布荷载 式中 角点下的应力 任意点下的应力——角点法 例1 图示矩形均布荷载，试分别计算点A、E、O、F、G点下深1m处的附加应力。并利用计算结果说明附加应力的扩散规律。 解： （1）计算A点下的应力 （2）计算E点下的应力 对矩形EADI （3）计算O点下的应力 对矩形OEAJ （4）计算F点下的应力 对矩形FGAJ 对矩形FGBK （5）计算G点下的应力 对矩形GADH 对矩形GBCH 土力学地基基础 第二章 土的压缩性与地基沉降计算